【導讀】suizheqicheleidadepuji，daliangzhanyongdeshepinpinpujiangleisiyuchengshihuanjingzhongdedianzizhanchang。leidajiangmianlinwuyihuoguyiganraogongjidezuhe
，shejirenyuanbixushishifanganraojishu
，rudianzizhan（EW）中使用的技術。

suizheqicheleidadepuji

，daliangzhanyongdeshepinpinpujiangleisiyuchengshihuanjingzhongdedianzizhanchang。leidajiangmianlinwuyihuoguyiganraogongjidezuhe，shejirenyuanbixushishifanganraojishu，rudianzizhan（EW）中使用的技術。

汽(qi)車(che)雷(lei)達(da)通(tong)常(chang)可(ke)能(neng)會(hui)遇(yu)到(dao)拒(ju)絕(jue)或(huo)欺(qi)騙(pian)性(xing)幹(gan)擾(rao)攻(gong)擊(ji)。否(fou)認(ren)幹(gan)擾(rao)使(shi)受(shou)害(hai)者(zhe)雷(lei)達(da)失(shi)明(ming)。這(zhe)種(zhong)技(ji)術(shu)降(jiang)低(di)了(le)信(xin)噪(zao)比(bi)，因(yin)此(ci)降(jiang)低(di)了(le)目(mu)標(biao)檢(jian)測(ce)的(de)概(gai)率(lv)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)，欺(qi)騙(pian)性(xing)幹(gan)擾(rao)使(shi)受(shou)害(hai)者(zhe)雷(lei)達(da)“認為”存在虛假目標。受害者雷達失去了跟蹤真實目標的能力，因此

，受害者的車輛行為受到嚴重影響。

這些幹擾攻擊可能源於汽車雷達之間的相互幹擾，也可能是通過使用廉價的硬件將強連續波（CW）信號指向受害者雷達而故意發生的。

雖(sui)然(ran)目(mu)前(qian)的(de)幹(gan)擾(rao)避(bi)免(mian)技(ji)術(shu)對(dui)於(yu)今(jin)天(tian)來(lai)說(shuo)可(ke)能(neng)已(yi)經(jing)足(zu)夠(gou)了(le)

，但(dan)隨(sui)著(zhe)雷(lei)達(da)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)普(pu)及(ji)
，需(xu)要(yao)單(dan)獨(du)使(shi)用(yong)一(yi)種(zhong)彈(dan)性(xing)的(de)緩(huan)解(jie)技(ji)術(shu)或(huo)與(yu)避(bi)免(mian)方(fang)法(fa)結(jie)合(he)使(shi)用(yong)。彈(dan)性(xing)技(ji)術(shu)包(bao)括(kuo)時(shi)頻(pin)域(yu)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)或(huo)複(fu)雜(za)的(de)雷(lei)達(da)波(bo)形(xing)。

雷達波形

雷達波形是決定幹擾器存在時傳感器性能的關鍵係統參數之一。當今77 GHz頻段的汽車雷達主要使用FMCW型波形。在FMCW雷達中，CW信號在RF頻段上線性掃描或啁啾頻率。圖1顯示了一個FMCW線性調頻序列（CS）波形示例。

圖1.FMCW CS示例。

頻率差（fb
，拍頻）與到目標的距離 R 成正比，可通過以下關係確定：

幹擾的影響

當FMCW雷達傳感器在頻段的同一部分工作時，幹擾發生在密集的RF環境中。參見圖2中一個典型的迎麵而來的汽車幹擾示例。

圖2.a） FMCW 拒絕幹擾和 b） FMCW 欺騙性幹擾的示例。

拒絕幹擾

落入接收器帶寬的任意FMCW型強幹擾信號會提高受害雷達的本底噪聲。這種拒絕幹擾可能會導致小目標（即小雷達橫截麵（RCS））由於信噪比差而消失。

拒絕攻擊也可以通過簡單地向受害者FMCW雷達發射強CW信號來有目的地進行。受害者雷達的影響類似於FMCW幹擾情況（見圖4）。

欺騙性幹擾

ruguoganraoxinhaosaomiaoyushouhaileidatongbudanyanchi，nameyingxiangjiangshigudingfanweineideqipianxingcuowumubiaoshengcheng。zhezhongjishuzaidianzizhanganraoqizhonghenchangjian。yingmianerlaideleisileixingdeqicheleidajiangchongdangwuyideganraoqi。raner，shouhaizheheganraoleidazhijianshijianduiqidekenengxingjiangfeichangxiao。xiaoyushouhaileidazuidajuliyanchideganraoqiyanchipianyikenengkanqilaixiangyigezhenzhengdemubiao。liru，200 m 的最大範圍需要小於 1.3 μs 的掃描對齊。然而
，這種欺騙性攻擊可能是故意使用安裝在迎麵而來的汽車平台上的複雜電子戰式設備進行的。

更geng一yi般ban地di說shuo，欺qi騙pian性xing幹gan擾rao是shi基ji於yu通tong過guo延yan遲chi和he頻pin率lv的de係xi統tong性xing變bian化hua重zhong新xin傳chuan輸shu受shou害hai者zhe雷lei達da的de信xin號hao。這zhe可ke以yi是shi非fei相xiang幹gan的de，在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia
，幹gan擾rao器qi被bei稱cheng為wei轉zhuan發fa器qi
，也ye可ke以yi是shi相xiang幹gan的de
，當dang它ta是shi中zhong繼ji器qi時shi。中zhong繼ji器qi接jie收shou、更改和重新傳輸一個或多個幹擾信號，而應答器在幹擾器檢測到所需的受害信號時傳輸預定信號。

複雜的基於中繼器的攻擊通常需要數字RF存儲器（DRFM）。DRFM能夠執行協調的距離延遲和多普勒門拉開攻擊。因此，保持虛假目標範圍和多普勒屬性以欺騙受害者雷達。

幹擾緩解技術

基本方法：回避

基本的雷達幹擾緩解技術主要依賴於回避方法。目標是減少空間、時間和頻率重疊的可能性
，例如：

空間：使用窄的電子掃描光束可以降低幹擾風險。遠程汽車巡航控製（ACC）雷達的典型視場為±8°。盡管如此，強大的幹擾器仍然可以通過天線旁瓣有效。

時間：隨機化 FMCW 線性調頻斜率參數以避免周期性幹擾。

頻譜：隨機化 FMCW 線性調頻開始和停止頻率
，以減少重疊和幹擾的可能性。

隨機化的基本方法可以避免與其他雷達的意外同步
，但在密集的RF環境中可能沒有那麼有用。越來越多的雷達傳感器將需要更複雜的彈性技術來減輕幹擾。

戰略方法：檢測和修複

另一種避免方法可用於使用信號處理算法修複接收波形。時域技術可以有效對抗拒絕類型的幹擾攻擊。在迎麵而來的汽車FMCW幹擾場景中，幹擾器會在很短的時間內掃描所有頻率箱。這種快速時變信號表現為常規FFT域中本底噪聲升高。時頻域信號處理技術將信號傳輸到另一個域

，與FFT域相比，該域更容易濾除幹擾（見圖3）。

圖3.雷達回波中頻波形的FFT和STFT域表示。

對於時變信號
，短時傅裏葉變換（STFT）比常規FFT提供更多的信息。基於STFT的技術可用於窄帶幹擾切除。STFT實質上是通過信號移動一個窗口，並獲取窗口區域的FFT。信號在頻域中濾波，以去除幹擾器分量，然後再轉換回時域。

圖4顯示了典型的FMCW幹擾場景


，其中RF線性調頻序列重疊，以及STFT域中產生的IF拍頻信號。

圖4.STFT域，左：FMCW雷達和幹擾器，右：IF域。

圖4右側的曲線顯示了IF域
，這是雷達（藍色）和幹擾（橙色）信號混合的最終結果。水平線表示目標，而V形垂直線表示存在幹擾信號。

類似或相反方向的幹擾FMCW，甚至是類似CW的慢啁啾，都會對IF信號產生類似的影響。在所有這些幹擾場景中
，快速移動的V形IF信號會提高常規FFT域中的本底噪聲，如圖3所示。

基於幅度的掩碼可用於濾除STFT域yu中zhong的de幹gan擾rao信xin號hao。當dang然ran，這zhe假jia設she受shou害hai者zhe雷lei達da前qian端duan和he量liang化hua具ju有you足zu夠gou的de動dong態tai範fan圍wei，可ke以yi同tong時shi線xian性xing處chu理li更geng強qiang的de幹gan擾rao器qi信xin號hao和he小xiao的de預yu期qi目mu標biao。參can見jian圖tu 5。

圖5.STFT域中基於幅度的掩碼。

圖5的頂部圖像描繪了一個強幹擾器

，而底部顯示了處理後的STFT。在強幹擾器存在的情況下
，多個真實目標是不可見的，如頂部所示。下圖中的V形幹擾器被切除，低SNR目標在轉移回時域時現在可以識別。

基於STFT的幹擾緩解技術可用於針對強幹擾器的拒絕幹擾場景。對於欺騙性幹擾攻擊，僅靠STFT無法驗證返回信號是真還是假。

加密射頻

減少中繼器攻擊欺騙性幹擾影響的基本對策是使用低攔截概率（LPI）雷達波形。LPI雷達的目標是通過將輻射能量分散到寬頻譜上來逃避檢測，通常通過準隨機掃描
，調製或跳頻序列。FMCW是一種LPI波形。如果在線性調頻中引入相位編碼或加密

，則可以進一步降低DRFM攔截汽車雷達信號的機會。

每個雷達傳感器獨有的加密射頻特征可以驗證返回信號。圖6顯示了一個用例，其中兩個相同的雷達（其中一個安裝在不同的汽車上）在它們之間具有頻率偏移和延遲，在受害者雷達中產生一個虛假目標。幹擾雷達與受害雷達進行時間對齊（相同的啁啾斜率和短偏移）。

圖6.由於具有頻率偏移和延遲的相同雷達而導致的幹擾。

相位編碼FMCW雷達可以在這種用例中提供高幹擾魯棒性。使用正交碼還可以通過啟用多個同步發射波形使MIMO雷達操作成為可能。

編碼要求：

代碼長度：目標是通過短序列實現最小範圍的旁瓣電平。PRN 序列長度為 1024 導致峰值旁瓣電平 （PSLL） 約為 30 dB （10log1024）。可以優化發送代碼和接收濾波器權重，以犧牲SNR為代價來改善PSLL。

良好的互相關特性：集合成員的互相關係數應為零，以實現傳感器之間的良好分離

多普勒電阻：相位編碼雷達性能可能會受到多普勒頻移的影響。二進製代碼是多普勒不容忍的。多相代碼的退化速度低於二進製代碼。

可用數量的不同代碼：大家庭規模最好為每個雷達傳感器分配一個唯一的代碼。

圖7顯示了沒有相位編碼的雷達回波。幹擾信號將自己顯示為錯誤目標。當發射機FMCW波形用PRN序列進行相位編碼時，幹擾信號可能會被抑製，如圖8所示。

圖7.雷達返回，無需相位編碼虛假和真實目標。

圖8.帶和不帶相位編碼的雷達返回。

這種方法會影響動態範圍。但是
，雷達信號處理器可以使用相位編碼的FMCW進行幾次線性調頻來標記錯誤目標，然後切換回正常工作狀態。

結論和未來趨勢

擁擠的汽車雷達傳感器環境中的幹擾可以通過先進的信號處理算法和複雜的波形生成技術來緩解。基於STFT的信號處理技術可用於抵禦拒絕類型的攻擊。相位編碼FMCW通過處理增益和攔截避免，為非相幹和相幹欺騙性攻擊提供了額外的抵抗層。有關緩解技術的摘要，請參閱表 1。

之前詳細的汽車雷達幹擾緩解原則也適用於其他雷達傳感器環境
，例如機器人、道路收費
、GPS 和無人機著陸或防撞係統。

目mu前qian，汽qi車che雷lei達da傳chuan感gan器qi以yi非fei協xie作zuo模mo式shi運yun行xing
，彼bi此ci之zhi間jian沒mei有you通tong信xin。雖sui然ran合he作zuo操cao作zuo模mo式shi需xu要yao全quan行xing業ye的de協xie調tiao
，但dan雷lei達da傳chuan感gan器qi之zhi間jian的de仲zhong裁cai可ke以yi幫bang助zhu解jie決jue幹gan擾rao問wen題ti。

baokuochuanganqihezuozaineideweilaileidagainianjiangshitongxinjiedianheleidachuanganqideronghe。juyoufuzaboxingdeweilaileidayetigonglezaileidaxinhaozhongbaohanxinxidekenengxing。xiangtongdeyingjiankeyitongshiyongyuleidahetongxin（RadCom）。

RadCom：一個用於同時進行雷達和通信的單一係統：

無幹擾的多用戶功能

使用 OFDM 或類似通信代碼對雷達信號進行編碼提供了在雷達信號中包含信息的可能性

由於基於OFDM的雷達發射信號而同時

ADI公司的5G毫米波收發器信號解決方案具有大於GHz的帶寬和波束控製能力，可能是RadCom係統概念的潛在候選者。

ADI在開發最先進的雷達傳感器和5G毫米波解決方案方麵處於獨特的地位，為未來的RadCom係統鋪平道路。

ADI公司的Drive360 28 nm CMOS雷達技術：

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5G 毫米波

ADI公司憑借我們獨特的微波比特能力為5G微波工作做出了巨大貢獻。我們廣泛的技術組合和持續的RF技術進步，加上我們在無線電係統工程方麵的悠久曆史
，使ADI在為新興的5G係統開拓微波和毫米波頻率的新解決方案方麵處於領先地位。

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